Морфология дрожжеподобных грибов

1. 2. Лекция 3 МОРФОЛОГИЯ ДРОЖЖЕПОДОБНЫХ ГРИБОВ Морфологическая характеристика дрожжеподобных грибов Строение клетки дрожжеподобных грибов I. Морфологическая характеристика дрожжеподобных грибов Дрожжи – одноклеточные неподвижные эукариотные микроорганизмы, не образующие мицелия. Они относятся к классу аскомицетов – Ascomycetes (сумчатые грибы). Дрожжевые клетки крупнее бактеб а в рий: их размеры колеблются в диаметре от 1,5 до 10 мкм и в длину – от 3 до 8 мкм; вытянутые клетки могут достигать 20-25 мкм. Форма дрожжевых клеток (рис. 1) д довольно разнообразная: сферическая, е г овальная, угловатая, серповидная, стреловидная и др. Размер и форма клеток одного и того же штамма определяются генетически и могут варьироваться в определенных пределах в зависимости от условий культивирования и последующих операций полуи з ж чения коммерческих дрожжей (обезвожиРис.1. Формы дрожжевых клеток: а – овальная, яйцевидная; б – серповидная; в – апикулятная; лимоновидная; г – стреловид- вание) ная; д – треугольная; е – цилиндрическая; ж – колбовидная; з Дрожжи неподвижные микроори – удлиненная, мицелевидная. ганизмы!!! II. Строение клетки дрожжей Структурные компоненты дрожжевой клетки можно подразделить на: - постоянно присутствующие – клеточные структуры, выполняющие определенные функции. Это ядро с ядрышком, митохондрии, рибосомы, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, эндоплазматический ретикулум (сеть), аппарат Гольджи, лизосомы, хитосомы, гликосомы и целый ряд других мембранных структур. Все клеточные органеллы окружены мембранами. - периодически обнаруживаемые в клетке - включения – в отличие от органелл то возникают, то исчезают в процессе жизнедеятельности клеток. К ним относятся внутриклеточные запасные соединения: жиры, гликоген и полифосфаты. Дрожжевая клетка имеет двойную оболочку, цитоплазму и ясно выраженное дифференцированное ядро (ядерное вещество окруженное ядром). Она содержит все органеллы, типичные для эукариотной клетки только аппарат Гольджи обнаруживается редко. В цитоплазме имеются различные включения: капельки жира, зерна гликогена и валютина (белок — альбумин, глобулин, фосфоропротеины, нуклеопротеины и др.), а также вакуоли. 1 Поперечные рубцы, по ним определяют возраст клетки, сколько раз клетка образовывала почки. Клеточная стенка составляет от 6 до 25 % сухой биомассы дрожжей. При длительном замедленном росте ее доля увеличивается, при быстром - уменьшается. Она содержит хитин, пептидогликан не синтезируется. В клеточную стенку дрожжей входят: глюканы; маннаны, маннопротеиды – рецепторы для токсинов, определяют иммунные свойства; хитин (приходится 1-8 % CВ); белки; липиды; неорганические полифасфаты. Соотношение различных компонентов КСт непостоянно и зависит от условий культивирования. Между клеточной стенкой и ЦПМ находится периплазма. В ней содержатся гидролитические ферменты (инвертаза, мелибиаза, аминопептидаза, кислая фосфотаза и др.). Периплазма выполняет роль: – барьера проницаемости; – контроля транспорта растворенных веществ внутрь клетки и из нее; – в ней протекает гидролиз некоторых компонентов среды (углеводов, белков и липидов) до структур, которые затем транспортируются через ЦПМ ферментами, связанными с этой мембраной. – регулятора биосинтеза клеточной стенки у дрожжей. Цитоплазматическая мембрана дрожжей участвует в регуляции биосинтеза КСт. Цитоплазма состоит из воды, белков, углеводов, липидов, органических низкомолекулярных соединений и минеральных веществ. Это придает высокую вязкость. При микрокопировании цитоплазма молодых клеток дрожжей имеет гомогенный вид (гладкая), у зрелых – зернистая, гетерогенная. В цитоплазме содержатся структурные компоненты клетки, а также различные включения (гликоген, жир, метахроматин). Данные включения – временные образования, так как образуются и исчезают в процессе метаболизма. Дрожжевая клетка содержит запасные питательные вещества: трегалозу, гликоген, метахроматин, липиды, серу (донор электронов). Рибосома дрожжей – состоят из 2-х субчастиц: большой и малой, которые образуют 2 типа рибосом: 80S, содержатся в цитоплазме дрожжевой клетки, 70S рибосомы – в митохондриях. Ядро дрожжевой клетки имеет сферическую форму, отделено от цитоплазмы мембраной, в которой имеются специальные поры, позволяющие осуществлять обмен между ядром и клеткой. В дрожжевой клетке в фазе между делениями всегда имеется только одно ядро. В нем содержатся: Хроматин, состоящий из комплекса ДНК и белков; молекулы ДНК несут основную генетическую информацию о клетке. Ядрышко – это область синтеза рибосомальной РНК. Содержание РНК в дрожжах в 5-6 раз выше, чем ДНК. Функции ядра: - Контролирует и регулирует процессы роста, размножения и метаболизма клетки; - Регулирует биосинтез белков, липидов и других органических соединений. - Хранение и передача генетической информации. Генетическая информация клетки распределена между отдельными элементами – хромосомами. Хромосома – нитевидная структура, содержащая ДНК, основные белки 2 особого типа – гистоны – и группу гистоновых белков. В неделящемся, или интерфазном ядре хромосомы сильно вытянуты и имеют толщину 20-30 нм. Повреждение ядра приводит к гибели клетки. Образующиеся иногда безъядерные почки дрожжей неспособны к размножению и подвергаются автолизу. Митохондрии - органеллы разной формы, окруженные двойной мембраной. Эти мембраны не идентичны. Внутренняя мембрана образует кристы, с которыми связаны ферменты окислительного фосфорилирования. В матриксе митохондрий находятся ферменты цикла трикарбоновых кислот. Основная функция митохондрий - синтез АТФ в процессе дыхания. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это система внутриклеточных мембран, разделяющих внутреннее пространство клетки на отсеки. ЭПР принимает участие в синтезе макромолекул (гликогена, белков) и во многих других клеточных процессах. Из мембран ЭПР образуются пузырьки - везикулы, которые содержат ферменты, доставляемые в разные отделы клетки, например, к месту роста почки. Диктиосомы - параллельно расположенные стопки (диски) мембран с функцией аппарата Гольджи. Они выполняют экскреторные и секреторные функции, участвуют в образовании новых мембран и формировании стенок растущих клеток. Аппарат Гольджи в клетках дрожжей рассматривают как непостоянную структуру. Аппарат Гольджи - источник формирования особых везикулярных структур - лизосом. Это мембранные пузырьки - очень мелкие вакуоли с гидролитическими ферментами, которые участвуют в освобождении клетки от чужеродных и собственных необратимо поврежденных субклеточных компонентов. При их разрушении освобождающиеся ферменты могут привести к полному лизису всей клетки, за что они и получили образное название - «мешки самоубийцы». Вакуоли - светлые и прозрачные структуры круглой формы. Обычно их 1-3 в клетке. Каждая вакуоль окружена одинарной мембраной и содержит различные ферменты, липиды, низкомолекулярные продукты метаболизма (аминокислоты), ионы металлов. В них содержится волютин - резерв полифосфатов в клетке. Основная функция вакуолей: - разобщение процессов синтеза и распада белков и нуклеиновых кислот; - выполняют роль депо для хранения некоторых запасных веществ и ферментов, участвуют в регуляции тургорного давления. Некоторые виды дрожжей на бедных средах могут образовывать капсулу – гетерополисахарид, состоящий из остатков глюкуроновой кислоты, галактозы, глюкозы, маннозы, ксилозы, фукозы. У некоторых видов в основную цепь капсульных полисахаридов входят уроновые кислоты. Функции капсул дрожжей: - способствуют прикреплению клеток к поверхности твердого субстрата; препятствуют их смыванию; - защищают клетку от неблагоприятных воздействий; - создают особую межклеточную среду, способствуют улучшению водного снабжения клетки; - капсула может также участвовать в питании клетки. С одной стороны, клетка может использовать свои капсульные полисахариды в качестве резервного источника питания, с другой - полисахаридная слизь капсулы может адсорбировать питательные вещества, которые потребляются клеткой; 3 - в природных средах капсулы могут служить местами аккумуляции бактерий спутников и ассоциантов дрожжей. В зависимости от изменений, происходящих в среде (т.е. в разные фазы роста), дрожжевая популяция претерпевает морфологические видоизменения. Различают: Молодые дрожжи – имеют тонкую оболочку, гомогенную цитоплазму, вакуоли отсутствуют или только намечаются. Они интенсивно размножаются – в состоянии почкования находятся 70-80 % клеток. Молодые дрожжи наблюдаются в середине логарифмической фазы роста. В этой фазе преобладают молодые, но встречаются и старые дрожжевые клетки. Зрелые дрожжи – характеризуются появлением зернистости в цитоплазме, имеют большие вакуоли в клетках и медленно размножаются. Количество почкующихся клеток 10-15 %, признаком зрелости дрожжей является наличие гликогена. Зрелого состояния дрожжи достигают к концу логарифмической и началу стационарной фаз роста. Старые дрожжи – характеризуются утолщенной оболочкой, зернистой, гетерогенной цитоплазмой, крупными вакуолями (иногда их несколько) и наличием жировых включений. Такая культура почти не размножается и не содержит гликогена. характерным признаком старой культуры является наличие большого количества мертвых клеток. В мертвых клетках цитоплазма собрана в комок в их центре. Она постепенно деформируется, оболочка распадается и клетка погибает. Старые клетки появляются в фазе зрелости. 4